JP2010015818A - Electron source device and ion system - Google Patents

Electron source device and ion system Download PDF

Info

Publication number
JP2010015818A
JP2010015818A JP2008174639A JP2008174639A JP2010015818A JP 2010015818 A JP2010015818 A JP 2010015818A JP 2008174639 A JP2008174639 A JP 2008174639A JP 2008174639 A JP2008174639 A JP 2008174639A JP 2010015818 A JP2010015818 A JP 2010015818A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
tube
chip
source device
voltage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2008174639A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Onishi
崇 大西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2008174639A priority Critical patent/JP2010015818A/en
Priority to PCT/JP2009/062101 priority patent/WO2010001953A1/en
Publication of JP2010015818A publication Critical patent/JP2010015818A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/065Construction of guns or parts thereof
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02Details
    • H01J37/04Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the discharge, e.g. electron-optical arrangement or ion-optical arrangement
    • H01J37/06Electron sources; Electron guns
    • H01J37/063Geometrical arrangement of electrodes for beam-forming

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electron source or an ion source equipped with an accelerating tube of a simple structure and for smoothing a voltage distribution. <P>SOLUTION: The accelerating tube has a semiconducting material. Therefore, a high-speed tube is so structured that the same current flows in it as that of electron beams emitted from a chip via an anode electrode. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、電子線を生成する電子源装置またはイオンビームを生成するイオン源装置に関する。   The present invention relates to an electron source device that generates an electron beam or an ion source device that generates an ion beam.

電子顕微鏡では、電子ビームを発生させる電子源が用いられる。イオンビーム加工装置、重イオン加速器等では、イオンビームを発生させるイオン源が用いられる。電子源及びイオン源は、高電圧によって発生した電子又はイオンを、陽極(電子線、陰イオンビームの場合)または陰極(陽イオンビームの場合)に向けて、加速することで、電子線又はイオンビームを得る。陽極または陰極は、地上電位又はゼロに近い電位を有する。従って、電子線及びイオンビームは、電子源及びイオン源と地上電位との間の高電位差によって、それぞれ加速される。   In an electron microscope, an electron source that generates an electron beam is used. In an ion beam processing apparatus, a heavy ion accelerator, and the like, an ion source that generates an ion beam is used. An electron source or an ion source accelerates an electron or ion generated by a high voltage toward an anode (in the case of an electron beam or an anion beam) or a cathode (in the case of a positive ion beam). Get the beam. The anode or cathode has a ground potential or a potential close to zero. Accordingly, the electron beam and the ion beam are accelerated by the high potential difference between the electron source and the ion source and the ground potential, respectively.

例えば、電子顕微鏡で用いられる電子銃の場合、電子線のエネルギーは、数百ボルトから数十万電子ボルトまで加速される。電子線は、初期加速の後段にて、高周波電位によってさらに加速される場合もあるが、通常の電子顕微鏡では、電子源にて発生した電子線は、そのままのエネルギーで利用される。   For example, in the case of an electron gun used in an electron microscope, the energy of the electron beam is accelerated from several hundred volts to several hundred thousand electron volts. Although the electron beam may be further accelerated by a high-frequency potential after the initial acceleration, in an ordinary electron microscope, the electron beam generated by the electron source is used as it is.

また、コッククロフト・ウォルトン型ないしバンデグラフ型と呼ばれる粒子(イオン)加速器においても、高い電位差を使って、イオンの全エネルギーが付与される。   In addition, in a particle (ion) accelerator called a cockcroft-Walton type or a bandegraph type, a high potential difference is used to give the total energy of ions.

電子源またはイオン源では、高電位差の両端の間に、電子線又はイオンビームの通路となる「加速管」と呼ばれる管を設ける。加速管内は真空であり、多くの場合、真空容器を兼ねている。典型的な電子銃では、第一陽極との電位差によって電子源から引き出され、放出された電子線は、第二陽極との間のレンズ作用によって収束され、陽極との間を加速される。第二陽極と陽極の間に加速管が設けられる。   In an electron source or an ion source, a tube called an “acceleration tube” serving as a passage for an electron beam or an ion beam is provided between both ends of a high potential difference. The inside of the accelerating tube is a vacuum, and often serves as a vacuum vessel. In a typical electron gun, the electron beam extracted from the electron source by the potential difference with the first anode and emitted is converged by the lens action with the second anode and accelerated between the anode. An accelerating tube is provided between the second anode and the anode.

一般に、加速管には、多数の中間電極が設けられる。加速管において、中間電極を設ける必要がある理由は、以下の通りである。
1.第二陽極と陽極(地上電位)の間には、高電位差が存在する。従って、両者間に電位差が急激に変化する部分が現れ、そこに、電界集中が起きる。この電界集中の領域では、絶縁破壊が起きたり、フィールドエミッションが発生することがある。そこで、中間電極を設ければ、第二陽極と陽極(地上電位)の間に比較的滑らかな電圧分布が生成され、このような危険が回避される。
2.高電圧に保たれている第二陽極付近と地上電位との間を絶縁するためにセラミック、アクリルなど絶縁物製の管が真空ダクトの壁として用いられる。この管に、反射又は散乱により電子が衝突すると、局所的な電位分布を形成される。このような電位分布は、電子を加速させるための加速電位に悪影響を与えるとともに放電の原因となる。そこで、中間電極を設ければ、このような電子が、管に衝突することが防止される。
3.特に電子線の場合、外部磁場の変動に伴って電子ビームの変動が生じる。このため、電子銃を磁気シールド構造とする必要がある。中間電極は、この磁気シールドの役割を果たすよう、作られている。
Generally, an acceleration tube is provided with a number of intermediate electrodes. The reason why the intermediate electrode needs to be provided in the acceleration tube is as follows.
1. There is a high potential difference between the second anode and the anode (ground potential). Therefore, a portion where the potential difference changes abruptly appears between them, and electric field concentration occurs there. In this electric field concentration region, dielectric breakdown or field emission may occur. Therefore, if an intermediate electrode is provided, a relatively smooth voltage distribution is generated between the second anode and the anode (ground potential), and such danger is avoided.
2. In order to insulate between the vicinity of the second anode maintained at a high voltage and the ground potential, a tube made of an insulator such as ceramic or acrylic is used as a wall of the vacuum duct. When electrons collide with the tube by reflection or scattering, a local potential distribution is formed. Such potential distribution adversely affects the acceleration potential for accelerating electrons and causes discharge. Therefore, providing an intermediate electrode prevents such electrons from colliding with the tube.
3. Particularly in the case of an electron beam, the electron beam fluctuates with the fluctuation of the external magnetic field. For this reason, the electron gun needs to have a magnetic shield structure. The intermediate electrode is made to act as this magnetic shield.

これらの理由から、加速管に中間電極を設けることは、高圧電子銃やバンデグラフ型加速器等で一般的なものとなっている。   For these reasons, it is common to provide an intermediate electrode on an acceleration tube in a high-voltage electron gun, a bandegraph accelerator, or the like.

特開2001−319613号公報(米国特許7060978) 特開平9−17369号公報(米国特許5677530) 特開平8−264149号公報 WO2003/107383(米国特許7193221)JP 2001-319613 A (US Pat. No. 7060978) JP 9-17369 A (US Pat. No. 5,677,530) JP 8-264149 A WO 2003/107383 (US Pat. No. 7,193,221)

電子源又はイオン源の加速管に中間電極を設けることによって、電位差が急激に変化する領域が現れるのを回避することができる。   By providing the intermediate electrode in the acceleration tube of the electron source or the ion source, it is possible to avoid a region where the potential difference changes abruptly.

しかしながら、従来の加速管では、滑らかな電圧分布を得るには、多数の中間電極を設ける必要があり構造が複雑化する。更に、多数の中間電極を設けると、電子源又はイオン源の軸線方向の寸法が大きくなる。更に、多数の中間電極を設けると、構成要素の軸合わせを正確に行うことが困難となり、収差が大きくなる可能性がある。   However, in the conventional accelerator tube, in order to obtain a smooth voltage distribution, it is necessary to provide a large number of intermediate electrodes, and the structure becomes complicated. Further, when a large number of intermediate electrodes are provided, the dimension of the electron source or ion source in the axial direction increases. Furthermore, when a large number of intermediate electrodes are provided, it is difficult to accurately align the constituent elements, which may increase aberrations.

本発明の目的は、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an electron source or an ion source including an acceleration tube that has a simple structure and can smooth a voltage distribution.

本発明は電子線を生成する電子源装置、及び、イオンビームを生成するイオン装置に関する。本発明によると、加速管は半導電性材料を有する。高速管は、チップからアノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されている。   The present invention relates to an electron source device that generates an electron beam and an ion device that generates an ion beam. According to the invention, the accelerator tube comprises a semiconductive material. The high-speed tube is configured such that the same current as the current value of the electron beam emitted from the tip via the anode electrode flows.

本発明によれば、構造が簡単で且つ電圧分布を滑らかにすることができる加速管を備えた電子源又はイオン源を得ることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the electron source or ion source provided with the acceleration tube which has a simple structure and can make voltage distribution smooth can be obtained.

図1を参照して、本発明による電子銃の第1の例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、円筒状の碍子21、及び、円筒状の加速管23を有する。引き出し電極13は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。集束電極15は、チップ11側の第1の円筒部とアノード電極17側の第2の円筒部を有する。第1の円筒部の内径及び外径は、第2の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極13の一部が、集束電極15の第1の円筒部内に挿入されている。アノード電極17は、底に中心孔を有する円筒容器の形状を有する。チップ11、引き出し電極13の中心孔、集束電極15の中心軸線、及び、アノード電極17の中心孔は、電子銃の中心軸線に沿って配置されている。   A first example of an electron gun according to the present invention will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a chip 11, an extraction electrode 13, a focusing electrode 15, an anode electrode 17, a cylindrical insulator 21, and a cylindrical acceleration tube 23. The extraction electrode 13 has the shape of a cylindrical container having a central hole at the bottom. The focusing electrode 15 has a first cylindrical portion on the tip 11 side and a second cylindrical portion on the anode electrode 17 side. The inner diameter and outer diameter of the first cylindrical portion are larger than the inner diameter and outer diameter of the second cylindrical portion, respectively. As illustrated, a part of the extraction electrode 13 is inserted into the first cylindrical portion of the focusing electrode 15. The anode electrode 17 has the shape of a cylindrical container having a central hole at the bottom. The center hole of the tip 11, the extraction electrode 13, the center axis of the focusing electrode 15, and the center hole of the anode electrode 17 are arranged along the center axis of the electron gun.

引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続されている。集束電極15には、第2の電極端子15aが接続されている。アノード電極17には、第3の電極17aが接続されている。第1の電極端子13aは、引き出し電極13から碍子21の端(図1にて上端)まで延びている。更に、その先端は、碍子21の円筒外面より外方に突出している。第2の電極端子15aは、集束電極15から、碍子21と加速管23の間の接続部まで延びている。更に、その先端は、碍子21及び加速管23の円筒外面より外方に突出している。第3の電極17aは、アノード電極17から加速管23の端(図1にて下端)まで延びている。更に、その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。   A first electrode terminal 13 a is connected to the extraction electrode 13. A second electrode terminal 15 a is connected to the focusing electrode 15. A third electrode 17 a is connected to the anode electrode 17. The first electrode terminal 13a extends from the extraction electrode 13 to the end of the insulator 21 (upper end in FIG. 1). Furthermore, the tip protrudes outward from the cylindrical outer surface of the insulator 21. The second electrode terminal 15 a extends from the focusing electrode 15 to a connection portion between the insulator 21 and the acceleration tube 23. Furthermore, the tip protrudes outward from the cylindrical outer surfaces of the insulator 21 and the acceleration tube 23. The third electrode 17a extends from the anode electrode 17 to the end of the acceleration tube 23 (the lower end in FIG. 1). Further, the tip protrudes outward from the cylindrical outer surface of the acceleration tube 23.

碍子21と加速管23の内側は真空排気されている。碍子21と加速管23の外側は、大気であってよいが、樹脂等の不導体、又は、SFなどのガスであってよい。 The insulator 21 and the inside of the acceleration tube 23 are evacuated. Outside of the insulator 21 and the acceleration tube 23, it may be air, such as a resin nonconductor, or may be a gas such as SF 6.

チップ11と接地電位の間に第1の高圧電源41が接続されている。従って、チップ11に、第1の高圧電源41からの直流電圧V0が印加される。チップ11と第1の電極端子13aの間に第2の高圧電源42が接続されている。従って、チップ11と引き出し電極13の間に、第2の高圧電源42からの直流電圧V1が印加される。チップ11と第2の電極端子15aの間に第3の高圧電源43が接続されている。従って、チップ11と集束電極15の間に、第3の高圧電源43からの直流電圧V2が印加される。第3の電極17aは接地されている。従って、アノード電極17の電位は接地電位に等しい。   A first high voltage power supply 41 is connected between the chip 11 and the ground potential. Accordingly, the DC voltage V 0 from the first high-voltage power supply 41 is applied to the chip 11. A second high-voltage power supply 42 is connected between the chip 11 and the first electrode terminal 13a. Accordingly, the DC voltage V <b> 1 from the second high-voltage power supply 42 is applied between the chip 11 and the extraction electrode 13. A third high-voltage power supply 43 is connected between the chip 11 and the second electrode terminal 15a. Accordingly, the DC voltage V <b> 2 from the third high voltage power supply 43 is applied between the tip 11 and the focusing electrode 15. The third electrode 17a is grounded. Therefore, the potential of the anode electrode 17 is equal to the ground potential.

集束電極15とアノード電極17の電位差は、チップ11の電位V0から、チップ11と集束電極15の間の電位差V2を減算することにより得られる。従って、集束電極15とアノード電極17の電位差は、V0−V2である。加速管23には、電位差V0−V2(数百キロボルト)に相当する電圧分布が生成される。加速管23における電圧分布は、図3を参照して説明する。   The potential difference between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 can be obtained by subtracting the potential difference V2 between the tip 11 and the focusing electrode 15 from the potential V0 of the tip 11. Therefore, the potential difference between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is V0−V2. In the acceleration tube 23, a voltage distribution corresponding to a potential difference V0-V2 (several hundred kilovolts) is generated. The voltage distribution in the acceleration tube 23 will be described with reference to FIG.

チップ11に高圧電源41から電圧が印加されると、電界効果または熱電子放出等の原理によってチップ11から電子が放出される。放出された電子は、引き出し電極13によって初期加速される。加速された電子は、引き出し電極13と集束電極15との間に形成される静電レンズ作用によって加速され且つ収束され、電子線となる。電子線は、さらに加速管23の中を通過して、アノード電極17に向けて加速され、所定のエネルギーを付与される。本発明によると、好ましくは、加速管23を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。   When a voltage is applied to the chip 11 from the high-voltage power supply 41, electrons are emitted from the chip 11 by the principle of field effect or thermionic emission. The emitted electrons are initially accelerated by the extraction electrode 13. The accelerated electrons are accelerated and converged by an electrostatic lens action formed between the extraction electrode 13 and the focusing electrode 15 to become an electron beam. The electron beam further passes through the accelerating tube 23 and is accelerated toward the anode electrode 17 to be given predetermined energy. According to the present invention, preferably, the current value flowing through the acceleration tube 23 is equal to the current value of the electron beam.

碍子21は絶縁体である。碍子21によって、引き出し電極13と集束電極15の間は電気的に絶縁される。尚、チップ11と引き出し電極13の間も絶縁体によって絶縁されている。加速管23は半導電体である。加速管23は高抵抗の半導体によって形成されている。従って、集束電極15とアノード電極17の間は、完全には絶縁されていない。集束電極15とアノード電極17の間は、僅かであるが電流が流れる。即ち、加速管23には数マイクロアンペアの電流が流れる。加速管23の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加される。従って、加速管23の抵抗値は、数ギガΩとなる。   The insulator 21 is an insulator. The insulator 21 electrically insulates between the extraction electrode 13 and the focusing electrode 15. The chip 11 and the extraction electrode 13 are also insulated by an insulator. The acceleration tube 23 is a semiconductor. The acceleration tube 23 is formed of a high resistance semiconductor. Therefore, the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 are not completely insulated. A small amount of current flows between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17. That is, a current of several microamperes flows through the acceleration tube 23. A DC voltage of several kilovolts to several megavolts is applied to both ends of the acceleration tube 23. Therefore, the resistance value of the acceleration tube 23 is several gigaΩ.

加速管23の製造方法を説明する。碍子21は絶縁体であるが、加速管23は半導電体である。加速管23は、半導電性材料によって円筒部材を形成することによって製造してよい。しかしながら、加速管23は、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その内面に半導電性材料の膜又は層を形成することによって、製造してもよい。半導電性材料として、様々な材料が既知である。例えば、導電性セラミックスがある。   A method for manufacturing the acceleration tube 23 will be described. The insulator 21 is an insulator, while the acceleration tube 23 is a semiconductor. The acceleration tube 23 may be manufactured by forming a cylindrical member from a semiconductive material. However, the accelerating tube 23 may be manufactured by forming a cylindrical member from an insulating material and forming a film or layer of a semiconductive material on the inner surface thereof. Various materials are known as semiconductive materials. For example, there are conductive ceramics.

碍子21と加速管23を別部材として製造し、両者を接合してもよいが、両者を一体的な円筒部材として製造してもよい。例えば、絶縁性材料によって円筒部材を形成し、その一部分にのみ、半導電性材料の膜又は層を形成する。半導電性材料が塗布された部分は、加速管23となり、半導電性材料が塗布されない部分は、碍子21となる。   The insulator 21 and the accelerating tube 23 may be manufactured as separate members, and both may be joined, but both may be manufactured as an integral cylindrical member. For example, a cylindrical member is formed of an insulating material, and a film or layer of a semiconductive material is formed only on a part thereof. The portion where the semiconductive material is applied becomes the acceleration tube 23, and the portion where the semiconductive material is not applied becomes the insulator 21.

図2を参照して、電子銃の比較例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、第1〜第3の中間電極19A、19B、19C、及び、第1〜第5の碍子21A〜21Eを有する。チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17の形状は、図1に示した第1の例の場合と同様であってよい。第1〜第5の碍子21A〜21Eは、図1に示した第1の例の碍子21と同様であってよい。   A comparative example of an electron gun will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a chip 11, a lead electrode 13, a focusing electrode 15, an anode electrode 17, first to third intermediate electrodes 19A, 19B, and 19C, and first to fifth insulators 21A to 21E. . The shapes of the chip 11, the extraction electrode 13, the focusing electrode 15, and the anode electrode 17 may be the same as those in the first example shown in FIG. The first to fifth insulators 21A to 21E may be the same as the insulator 21 of the first example shown in FIG.

中間電極19A、19B、19Cは、それぞれ、チップ11側の第1の円筒部とアノード電極17側の第2の円筒部を有する。中間電極19A、19B、19Cの第1の円筒部の内径及び外径は、第2の円筒部の内径及び外径より、それぞれ大きい。図示のように、引き出し電極13の一部が、集束電極15の第1の円筒部内に挿入されている。集束電極15の第2の円筒部の一部が、第1の中間電極19Aの第1の円筒部内に挿入されている。第1の中間電極19Aの第2の円筒部の一部が、第2の中間電極19Bの第1の円筒部内に挿入されている。第2の中間電極19Bの第2の円筒部の一部が、第3の中間電極19Cの第1の円筒部内に挿入されている。第3の中間電極19Cの第2の円筒部の一部が、アノード電極17内に挿入されている。   The intermediate electrodes 19A, 19B, and 19C each have a first cylindrical portion on the tip 11 side and a second cylindrical portion on the anode electrode 17 side. The inner diameter and outer diameter of the first cylindrical portion of the intermediate electrodes 19A, 19B, and 19C are larger than the inner diameter and outer diameter of the second cylindrical portion, respectively. As illustrated, a part of the extraction electrode 13 is inserted into the first cylindrical portion of the focusing electrode 15. A part of the second cylindrical portion of the focusing electrode 15 is inserted into the first cylindrical portion of the first intermediate electrode 19A. A part of the second cylindrical portion of the first intermediate electrode 19A is inserted into the first cylindrical portion of the second intermediate electrode 19B. A part of the second cylindrical portion of the second intermediate electrode 19B is inserted into the first cylindrical portion of the third intermediate electrode 19C. A part of the second cylindrical portion of the third intermediate electrode 19 </ b> C is inserted into the anode electrode 17.

引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続され、集束電極15には、第2の電極端子15aが接続され、アノード電極17には、第6の電極端子17aが接続されている。また、中間電極19A、19B、19Cには、それぞれ第3〜第5の電極端子19a、19b、19cが接続されている。第6の電極17aは接地されている。   A first electrode terminal 13 a is connected to the extraction electrode 13, a second electrode terminal 15 a is connected to the focusing electrode 15, and a sixth electrode terminal 17 a is connected to the anode electrode 17. The third to fifth electrode terminals 19a, 19b, and 19c are connected to the intermediate electrodes 19A, 19B, and 19C, respectively. The sixth electrode 17a is grounded.

第2の電極端子15aと第3の電極端子19aの間に第1の抵抗44が接続され、第3の電極端子19aと第4の電極端子19bの間に第2の抵抗45が接続され、第4の電極端子19bと第5の電極端子19cの間に第3の抵抗46が接続され、第5の電極端子19cと第6の電極端子17aの間に第4の抵抗47が接続されている。   A first resistor 44 is connected between the second electrode terminal 15a and the third electrode terminal 19a, and a second resistor 45 is connected between the third electrode terminal 19a and the fourth electrode terminal 19b, A third resistor 46 is connected between the fourth electrode terminal 19b and the fifth electrode terminal 19c, and a fourth resistor 47 is connected between the fifth electrode terminal 19c and the sixth electrode terminal 17a. Yes.

チップ11と接地電位の間に第1の高圧電源41が接続され、チップ11と第1の電極端子13aの間に第2の高圧電源42が接続され、チップ11と第3の電極端子15aの間に第3の高圧電源43が接続されている。従って、図1の第1の例の場合と同様に、チップ11に、第1の高圧電源41からの直流電圧V0が印加される。チップ11と引き出し電極13の間に、第2の高圧電源42からの直流電圧V1が印加される。チップ11と集束電極15の間に、第3の高圧電源43からの直流電圧V2が印加される。また、集束電極15とアノード電極17の電位差は、V0−V2である。   A first high voltage power supply 41 is connected between the chip 11 and the ground potential, a second high voltage power supply 42 is connected between the chip 11 and the first electrode terminal 13a, and the chip 11 and the third electrode terminal 15a are connected. A third high-voltage power supply 43 is connected between them. Accordingly, the DC voltage V0 from the first high-voltage power supply 41 is applied to the chip 11 as in the case of the first example of FIG. A DC voltage V <b> 1 from the second high voltage power supply 42 is applied between the chip 11 and the extraction electrode 13. A DC voltage V <b> 2 from the third high voltage power supply 43 is applied between the chip 11 and the focusing electrode 15. The potential difference between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is V0−V2.

集束電極15とアノード電極17の間には、電位差V0−V2(数百キロボルト)に相当する電圧分布が生成される。集束電極15、中間電極19A〜19C、及び、アノード電極17における電圧分布は、図3を参照して説明する。高圧電源43及び抵抗44から47を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しい。   A voltage distribution corresponding to a potential difference V0−V2 (several hundred kilovolts) is generated between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17. The voltage distribution in the focusing electrode 15, the intermediate electrodes 19A to 19C, and the anode electrode 17 will be described with reference to FIG. The current value flowing through the high voltage power supply 43 and the resistors 44 to 47 is equal to the current value of the electron beam.

図3は、図1に示した本発明の電子銃の第1の例と図2に示した電子銃の比較例における電位の分布を示す。図示のように、電子銃の中心軸線方向に位置座標軸xをとり、それに垂直に電位座標軸Vをとる。図1に示した本発明の電子銃の第1の例では、アノード電極17は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ11の電位をV0とする。チップ11とアノード電極17の間の電位差もV0である。チップ11と引き出し電極13の間の電位差をV1とする。接地電位に対する引き出し電極13の電位は、V0−V1となる。引き出し電極13とアノード電極17の間の電位差もV0−V1となる。チップ11と集束電極15の間の電位差をV2とする。接地電位に対する集束電極15の電位は、V0−V2となる。集束電極15とアノード電極17の間の電位差もV0−V2(数百キロボルト)となる。   FIG. 3 shows potential distributions in the first example of the electron gun of the present invention shown in FIG. 1 and the comparative example of the electron gun shown in FIG. As shown, a position coordinate axis x is taken in the direction of the central axis of the electron gun, and a potential coordinate axis V is taken perpendicularly thereto. In the first example of the electron gun of the present invention shown in FIG. 1, the anode electrode 17 is grounded, and its potential is equal to the ground potential. The potential of the chip 11 with respect to the ground potential is set to V0. The potential difference between the tip 11 and the anode electrode 17 is also V0. The potential difference between the chip 11 and the extraction electrode 13 is V1. The potential of the extraction electrode 13 with respect to the ground potential is V0-V1. The potential difference between the extraction electrode 13 and the anode electrode 17 is also V0−V1. The potential difference between the tip 11 and the focusing electrode 15 is V2. The potential of the focusing electrode 15 with respect to the ground potential is V0-V2. The potential difference between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is also V0−V2 (several hundred kilovolts).

従って、加速管23の両端には、電圧V0−V2が印加される。加速管23の抵抗をRとする。加速管23を流れる電流をIとすると、I=(V0−V2)/Rである。この電流Iの値は、数マイクロアンペアである。加速管23を流れる電流値は、好ましくは、電子ビームの電流値に等しい。   Therefore, voltages V0-V2 are applied to both ends of the acceleration tube 23. Let R be the resistance of the acceleration tube 23. If the current flowing through the acceleration tube 23 is I, then I = (V0−V2) / R. The value of this current I is several microamperes. The current value flowing through the acceleration tube 23 is preferably equal to the current value of the electron beam.

このように、加速管23を微小電流が流れることによって、加速管23の内部における電位は、滑らかに分布する。集束電極15とアノード電極17との間に、ほぼ距離に比例する電位分布が発生する。電子線は、このような電界の中を飛ぶ。そのため、集束電極15からアノード電極17まで、電子線は、収差が少なく加速される。尚、アノード電極17に衝突した電子は、一部が反射電子(または二次電子)として加速管23の内部に到達するが、それらの総量は加速管23を流れる電流よりも少ないため、加速管23の電位勾配に影響を与えない。   As described above, when a minute current flows through the acceleration tube 23, the potential inside the acceleration tube 23 is smoothly distributed. A potential distribution that is approximately proportional to the distance is generated between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17. An electron beam flies in such an electric field. Therefore, the electron beam from the focusing electrode 15 to the anode electrode 17 is accelerated with little aberration. Note that some of the electrons that have collided with the anode electrode 17 reach the inside of the acceleration tube 23 as reflected electrons (or secondary electrons), but since the total amount thereof is less than the current flowing through the acceleration tube 23, the acceleration tube 23 potential gradient is not affected.

図2に示した比較例の電子銃では、アノード電極17は接地されており、その電位は接地電位に等しい。接地電位に対するチップ11の電位をV0とする。チップ11とアノード電極17の間の電位差もV0である。チップ11と引き出し電極13の間の電位差をV1とする。接地電位に対する引き出し電極13の電位は、V0−V1となる。引き出し電極13とアノード電極17の間の電位差もV0−V1となる。チップ11と集束電極15の間の電位差をV2とする。接地電位に対する集束電極15の電位は、V0−V2となる。集束電極15とアノード電極17の間の電位差もV0−V2となる。即ち、チップ11から集束電極15までの電位分布は、図1に示した本発明の電子銃の場合と同様である。   In the comparative electron gun shown in FIG. 2, the anode electrode 17 is grounded, and its potential is equal to the ground potential. The potential of the chip 11 with respect to the ground potential is set to V0. The potential difference between the tip 11 and the anode electrode 17 is also V0. The potential difference between the chip 11 and the extraction electrode 13 is V1. The potential of the extraction electrode 13 with respect to the ground potential is V0-V1. The potential difference between the extraction electrode 13 and the anode electrode 17 is also V0−V1. The potential difference between the tip 11 and the focusing electrode 15 is V2. The potential of the focusing electrode 15 with respect to the ground potential is V0-V2. The potential difference between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is also V0−V2. That is, the potential distribution from the tip 11 to the focusing electrode 15 is the same as that of the electron gun of the present invention shown in FIG.

しかしながら、集束電極15とアノード電極17との間の電位分布は、図1に示した本発明の電子銃の場合と異なる。   However, the potential distribution between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is different from that of the electron gun of the present invention shown in FIG.

図2に示したように、第2から第5の碍子21B〜21Eの各々に、抵抗44から47が、それぞれ並列に接続されている。また、第3の高圧電源43に直列に、4つの抵抗44〜47が接続されている。第3の高圧電源43を流れる電流をIとする。第3の高圧電源43を流れる電流値は、電子ビームの電流値に等しいものとする。集束電極15と第1の中間電極19Aの間の電位差はI×R1、第1の中間電極19Aと第2の中間電極19Bの間の電位差はI×R2、第2の中間電極19Bと第3の中間電極19Cの間の電位差はI×R3、第3の中間電極19Cとアノード電極17の間の電位差はI×R4、となる。   As shown in FIG. 2, resistors 44 to 47 are connected in parallel to the second to fifth insulators 21B to 21E, respectively. Further, four resistors 44 to 47 are connected in series with the third high-voltage power supply 43. The current flowing through the third high-voltage power supply 43 is I. The current value flowing through the third high-voltage power supply 43 is assumed to be equal to the current value of the electron beam. The potential difference between the focusing electrode 15 and the first intermediate electrode 19A is I × R1, the potential difference between the first intermediate electrode 19A and the second intermediate electrode 19B is I × R2, and the second intermediate electrode 19B and the third intermediate electrode 19B. The potential difference between the intermediate electrodes 19C is I × R3, and the potential difference between the third intermediate electrode 19C and the anode electrode 17 is I × R4.

4つの抵抗44〜47の抵抗値を同一とすることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位差V0−V2を4等分することができる。この場合、集束電極15、第1の中間電極19A、第2の中間電極19B、第3の中間電極19C、及び、アノード電極17の電位は、それぞれ、(V0−V2)、3/4(V0−V2)、1/2(V0−V2)、1/4(V0−V2)、0(接地電位)となる。従って、集束電極15とアノード電極17の間の電圧分布は、折れ線状となるが、滑らかに分布する。   By making the resistance values of the four resistors 44 to 47 the same, the potential difference V0-V2 between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 can be divided into four equal parts. In this case, the potentials of the focusing electrode 15, the first intermediate electrode 19A, the second intermediate electrode 19B, the third intermediate electrode 19C, and the anode electrode 17 are (V0-V2), 3/4 (V0), respectively. -V2), 1/2 (V0-V2), 1/4 (V0-V2), 0 (ground potential). Therefore, the voltage distribution between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 is a polygonal line, but is distributed smoothly.

尚、アノード電極17に衝突した電子は、一部が反射電子(または二次電子)として中間電極内に戻ってくる。しかしながら、図2の例では、中間電極19A〜19Cは、互いに重なり合う形状を有する。従って、反射電子が、中間電極を越えて碍子に到達することはない。もし、反射電子が、碍子に到達すると、そこで残留し蓄積する。このような電子は、集束電極15とアノード電極17の間の電圧分布に影響を与える。しかしながら、図2に示すように、中間電極19A〜19Cを、互いに重なり合うように配置することによって、反射電子が、碍子に到達することが防止される。   Incidentally, a part of the electrons colliding with the anode electrode 17 returns into the intermediate electrode as reflected electrons (or secondary electrons). However, in the example of FIG. 2, the intermediate electrodes 19 </ b> A to 19 </ b> C have shapes that overlap each other. Therefore, the reflected electrons do not reach the insulator beyond the intermediate electrode. If the reflected electrons reach the insulator, they remain and accumulate there. Such electrons affect the voltage distribution between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17. However, as shown in FIG. 2, by arranging the intermediate electrodes 19A to 19C so as to overlap each other, the reflected electrons are prevented from reaching the insulator.

図1の本発明による電子銃の第1の例と図2の電子銃の比較例を比較する。図1の電子銃では、加速管を半導電体とすることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位分布を滑らかにすることができる。一方、図2の電子銃では、加速管に絶縁性の碍子を用いるが、中間電極を用いることにより、集束電極15とアノード電極17の間の電位分布を滑らかにする。従って、図1の電子銃では、図2の電子銃で必要な中間電極、抵抗器を削減または全廃することができる。そのため、本発明の電子銃では、部品点数が少なくなるので製造原価が低減できる。また、本発明の電子銃では、構造が単純になるので製造、調整が容易になる。本発明の電子銃では、特に、集束電極15及びアノード電極17と中間電極を同一軸線上に配置するための装置及び保持するための装置の単純化が可能となり、又は、不要となる。また、本発明による電子銃の全長は、比較例の全長より短くすることができる。そのため、本発明の電子銃では、洗浄が容易となる。そのため、本発明の電子銃では、真空ポンプによる真空引きのコンダクタンスが向上する。以上の二つの理由から、本発明の電子銃では、加速管内部の真空度を向上させることができる。また本発明の電子銃は、全長を短くすることができるため、温度変動や外部磁場変動など環境変動に対しても性能が変化しにくくなる。   The first example of the electron gun according to the present invention in FIG. 1 is compared with the comparative example of the electron gun in FIG. In the electron gun of FIG. 1, the potential distribution between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 can be made smooth by using the accelerating tube as a semiconductor. On the other hand, the electron gun of FIG. 2 uses an insulating insulator for the accelerating tube, but smoothes the potential distribution between the focusing electrode 15 and the anode electrode 17 by using an intermediate electrode. Therefore, in the electron gun of FIG. 1, the intermediate electrodes and resistors necessary for the electron gun of FIG. 2 can be reduced or eliminated. Therefore, in the electron gun of the present invention, the number of parts is reduced, so that the manufacturing cost can be reduced. In addition, since the structure of the electron gun of the present invention is simple, it is easy to manufacture and adjust. In the electron gun of the present invention, in particular, the device for arranging the focusing electrode 15, the anode electrode 17 and the intermediate electrode on the same axis and the device for holding can be simplified or unnecessary. The total length of the electron gun according to the present invention can be shorter than the total length of the comparative example. Therefore, the electron gun of the present invention can be easily cleaned. Therefore, in the electron gun of the present invention, the conductance of evacuation by a vacuum pump is improved. For the above two reasons, the degree of vacuum inside the accelerating tube can be improved in the electron gun of the present invention. In addition, since the electron gun of the present invention can be shortened in overall length, the performance is less likely to change even with environmental fluctuations such as temperature fluctuations and external magnetic field fluctuations.

図4を参照して本発明による電子銃の第2の例を説明する。本例の電子銃は、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、アノード電極17、円筒状の碍子22、及び、円筒状の加速管23を有する。チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17の形状は、図1に示した第1の例の場合と同様であってよい。   A second example of an electron gun according to the present invention will be described with reference to FIG. The electron gun of this example includes a chip 11, an extraction electrode 13, a focusing electrode 15, an anode electrode 17, a cylindrical insulator 22, and a cylindrical acceleration tube 23. The shapes of the chip 11, the extraction electrode 13, the focusing electrode 15, and the anode electrode 17 may be the same as those in the first example shown in FIG.

本例の加速管23は、図1に示した第1の例で用いられている加速管と同一構造且つ同一材料によって構成されてよいが、長さが異なる。本例では、加速管は、引き出し電極13からアノード電極17まで延びている。碍子22は、引き出し電極13から集束電極15まで延びている。碍子22は、加速管23の内側に配置されている。   The acceleration tube 23 of this example may be made of the same structure and the same material as the acceleration tube used in the first example shown in FIG. In this example, the acceleration tube extends from the extraction electrode 13 to the anode electrode 17. The insulator 22 extends from the extraction electrode 13 to the focusing electrode 15. The insulator 22 is disposed inside the acceleration tube 23.

引き出し電極13には、第1の電極端子13aが接続されている。集束電極15には、第2の電極端子15aが接続されている。アノード電極17には、第3の電極17aが接続されている。第1の電極端子13aは、引き出し電極13から碍子21及び加速管23の端(図4にて上端)まで延びている。その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。第2の電極端子15aは、集束電極15から碍子21の端(図4にて下端)まで延びている。その先端は、碍子21の円筒外面まで延びているが、それより外方に突出していない。第3の電極端子17aは、引き出し電極13から加速管23の端(図4にて下端)まで延びている。その先端は、加速管23の円筒外面より外方に突出している。   A first electrode terminal 13 a is connected to the extraction electrode 13. A second electrode terminal 15 a is connected to the focusing electrode 15. A third electrode 17 a is connected to the anode electrode 17. The first electrode terminal 13a extends from the extraction electrode 13 to the ends of the insulator 21 and the acceleration tube 23 (upper end in FIG. 4). The tip protrudes outward from the cylindrical outer surface of the acceleration tube 23. The second electrode terminal 15a extends from the focusing electrode 15 to the end of the insulator 21 (the lower end in FIG. 4). The tip extends to the cylindrical outer surface of the insulator 21, but does not protrude outward. The third electrode terminal 17a extends from the extraction electrode 13 to the end of the acceleration tube 23 (lower end in FIG. 4). The tip protrudes outward from the cylindrical outer surface of the acceleration tube 23.

本例の電子銃では、チップ11とアノード電極17の間の電位差V0は、滑らかに分布する。即ち、チップ11から集束電極15までの電位分布は、滑らかに変化し、折れ線状にならない。   In the electron gun of this example, the potential difference V0 between the tip 11 and the anode electrode 17 is smoothly distributed. That is, the potential distribution from the tip 11 to the focusing electrode 15 changes smoothly and does not become a polygonal line.

本例の電子銃では、図1に示した第1の例と比較して、碍子の部分だけ、電子銃の軸線方向の寸法を短くすることができる。そのため、チップ11、引き出し電極13、集束電極15、及び、アノード電極17を、容易に、電子銃の中心軸線に沿って、配置することができる。即ち、同軸性を得ること及びその維持が容易である。   In the electron gun of this example, the dimension in the axial direction of the electron gun can be shortened only in the insulator portion as compared with the first example shown in FIG. Therefore, the tip 11, the extraction electrode 13, the focusing electrode 15, and the anode electrode 17 can be easily arranged along the central axis of the electron gun. That is, it is easy to obtain coaxiality and maintain it.

また、電子銃の構造は、第1の例の場合より簡単化することができる。従って、本例の電子銃は、低価格化と高精度化を図ることができる。   Further, the structure of the electron gun can be simplified compared to the case of the first example. Therefore, the electron gun of this example can be reduced in price and increased in accuracy.

図1及び図4では、本発明による電子銃の例を説明した。しかしながら、本発明は電子銃のような電子源装置に限定されるものではなく、イオンビームを生成するイオン源装置も含まれる。本発明によるイオン源装置は、基本的には、図1及び図4の電子銃と同様な構造を有する。イオン源装置の場合、陰イオンビームを生成する場合には、電子銃の場合と同様にアノード電極を用いるが、陽イオンビームを生成する場合には、アノード電極の代わりにカソード電極を用いる。   1 and 4, the example of the electron gun according to the present invention has been described. However, the present invention is not limited to an electron source device such as an electron gun, and includes an ion source device that generates an ion beam. The ion source device according to the present invention basically has the same structure as the electron gun shown in FIGS. In the case of an ion source device, when an anion beam is generated, an anode electrode is used as in the case of an electron gun. However, when a cation beam is generated, a cathode electrode is used instead of the anode electrode.

以上本発明の例を説明したが、本発明は上述の例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲にて様々な変更が可能であることは当業者によって容易に理解されよう。   The example of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the above-described example, and various modifications can be easily made by those skilled in the art within the scope of the invention described in the claims. Will be understood.

本発明による電子銃の第1の例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 1st example of the electron gun by this invention. 電子銃の比較例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the comparative example of an electron gun. 図1の本発明による電子銃の第1の例と図2の比較例の電圧分布の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the voltage distribution of the 1st example of the electron gun by this invention of FIG. 1, and the comparative example of FIG. 本発明による電子銃の第2の例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the 2nd example of the electron gun by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…チップ、13…引き出し電極、15…集束電極、17…アノード電極、19A、19B、19C…中間電極、21、21A〜21E、22…碍子、23…加速管、13a、15a、17a…電極端子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Tip, 13 ... Extraction electrode, 15 ... Focusing electrode, 17 ... Anode electrode, 19A, 19B, 19C ... Intermediate electrode, 21, 21A-21E, 22 ... Insulator, 23 ... Accelerating tube, 13a, 15a, 17a ... Electrode Terminal

Claims (18)

電子を放出するチップと、該チップからの電子を引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からの電子を集束させるための集束電極と、前記引き出し電極と前記集束電極の間に設けられた円筒状の碍子と、前記集束電極からの電子を引き入れるために該集束電極に対して電気的に絶縁されたアノード電極と、内部を真空に保持する真空容器と、前記チップと接地電位の間に第1の直流電圧V0を印加する第1の高圧電源と、前記チップと前記引き出し電極の間に第2の直流電圧V1を印加する第2の高圧電源と、前記チップと前記集束電極の間に第3の直流電圧V1を印加する第3の高圧電源と、を有する電子源装置において、
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記アノード電極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とする電子源装置。
A chip that emits electrons, an extraction electrode that is electrically insulated from the chip in order to extract electrons from the chip, a focusing electrode for focusing electrons from the extraction electrode, and the extraction electrode A cylindrical insulator provided between the focusing electrodes; an anode electrode electrically insulated from the focusing electrode for drawing electrons from the focusing electrode; and a vacuum vessel for holding the interior in a vacuum A first high-voltage power supply that applies a first DC voltage V0 between the chip and the ground potential; a second high-voltage power supply that applies a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode; An electron source device comprising: a third high-voltage power source that applies a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode;
The vacuum vessel has a cylindrical high-speed tube, one end of the high-speed tube is connected to the anode electrode, and the other end of the high-speed tube is connected to the focusing electrode or the extraction electrode. The electron source device is configured so that the same current as the current value of the electron beam emitted from the chip via the anode electrode flows.
請求項1記載の電子源装置において、前記高速管は、半導体材料によって形成されていることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source device according to claim 1, wherein the high-speed tube is made of a semiconductor material. 請求項1記載の電子源装置において、前記高速管は、導電性セラミックスによって形成されていることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source device according to claim 1, wherein the high-speed tube is made of conductive ceramics. 請求項1記載の電子源装置において、前記高速管は、絶縁性材料によって形成された円筒部材の内面に、半導体材料の膜又は層を形成することによって形成されていることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source device according to claim 1, wherein the high-speed tube is formed by forming a film or layer of a semiconductor material on an inner surface of a cylindrical member made of an insulating material. apparatus. 請求項1記載の電子源装置において、前記加速管の抵抗値は、数ギガΩであることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source device according to claim 1, wherein a resistance value of the acceleration tube is several giga ohms. 請求項1記載の電子源装置において、前記加速管の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加されるとき、前記加速管には数マイクロアンペアの電流が流れることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source apparatus according to claim 1, wherein when a DC voltage of several kilovolts to several megavolts is applied to both ends of the acceleration tube, a current of several microamperes flows through the acceleration tube. . 請求項1記載の電子源装置において、前記高速管は前記アノード電極と前記集束電極の間に配置され、前記碍子は前記引き出し電極と前記集束電極の間に配置され、前記加速管と前記碍子は直列に接続されていることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source device according to claim 1, wherein the high-speed tube is disposed between the anode electrode and the focusing electrode, the insulator is disposed between the extraction electrode and the focusing electrode, and the acceleration tube and the insulator are An electron source device characterized by being connected in series. 請求項6記載の電子源装置において、前記加速管と前記碍子は一体構造を有することを特徴とする電子源装置。   7. The electron source device according to claim 6, wherein the acceleration tube and the insulator have an integral structure. 請求項8記載の電子源装置において、前記加速管と前記碍子は絶縁性材料によって形成された単一の円筒によって形成され、前記円筒の内側には、前記加速管を構成する部分に、半導体材料の膜又は層が形成されていることを特徴とする電子源装置。   9. The electron source device according to claim 8, wherein the accelerating tube and the insulator are formed by a single cylinder formed of an insulating material, and a semiconductor material is formed on a portion constituting the accelerating tube inside the cylinder. An electron source device characterized in that a film or a layer is formed. 請求項1記載の電子源装置において、前記高速管は前記アノード電極と前記引き出し電極の間に配置され、前記碍子は前記引き出し電極と前記集束電極の間に配置され、前記碍子は前記加速管の内側に配置されていることを特徴とする電子源装置。   2. The electron source apparatus according to claim 1, wherein the high-speed tube is disposed between the anode electrode and the extraction electrode, the insulator is disposed between the extraction electrode and the focusing electrode, and the insulator is disposed on the acceleration tube. An electron source device arranged on the inner side. イオンビームを放出するチップと、該チップからのイオンを引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からのイオンを集束させるための集束電極と、前記引き出し電極と前記集束電極の間に設けられた円筒状の碍子と、前記集束電極からのイオンを引き入れるために該集束電極に対して電気的に絶縁された陽極又は陰極と、内部を真空に保持する真空容器と、前記チップと接地電位の間に第1の直流電圧V0を印加する第1の高圧電源と、前記チップと前記引き出し電極の間に第2の直流電圧V1を印加する第2の高圧電源と、前記チップと前記集束電極の間に第3の直流電圧V1を印加する第3の高圧電源と、を有するイオン源装置において、
前記真空容器は円筒状の高速管を有し、該高速管の一端は前記陽極又は陰極に接続され該高速管の他端は、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続されており、前記高速管は、前記チップから前記陽極又は陰極を経由して放出されるイオンビームの電流の電流値と同一の電流が流れるように構成されていることを特徴とするイオン源装置。
A chip that emits an ion beam; an extraction electrode that is electrically insulated from the chip to extract ions from the chip; a focusing electrode that focuses ions from the extraction electrode; and the extraction electrode And a cylindrical insulator provided between the focusing electrode, an anode or a cathode electrically insulated from the focusing electrode to attract ions from the focusing electrode, and a vacuum for keeping the inside in a vacuum A container, a first high-voltage power supply that applies a first DC voltage V0 between the chip and the ground potential, and a second high-voltage power supply that applies a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode And a third high-voltage power source that applies a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode,
The vacuum vessel has a cylindrical high-speed tube, one end of the high-speed tube is connected to the anode or cathode, and the other end of the high-speed tube is connected to the focusing electrode or the extraction electrode. Is configured such that the same current as the current value of the ion beam emitted from the chip via the anode or cathode flows.
請求項11記載のイオン源装置において、前記高速管は、半導体材料によって形成されていることを特徴とするイオン源装置。   12. The ion source apparatus according to claim 11, wherein the high-speed tube is made of a semiconductor material. 請求項11記載のイオン源装置において、前記高速管は、導電性セラミックスによって形成されていることを特徴とするイオン源装置。   12. The ion source device according to claim 11, wherein the high-speed tube is made of conductive ceramics. 請求項11記載のイオン源装置において、前記高速管は、絶縁性材料によって形成された円筒部材の内面に、半導体材料の膜又は層を形成することによって形成されていることを特徴とするイオン源装置。   12. The ion source device according to claim 11, wherein the high-speed tube is formed by forming a film or a layer of a semiconductor material on an inner surface of a cylindrical member formed of an insulating material. apparatus. 請求項11記載のイオン源装置において、前記加速管と前記碍子は一体構造を有することを特徴とするイオン源装置。   12. The ion source device according to claim 11, wherein the acceleration tube and the insulator have an integral structure. 請求項11記載のイオン源装置において、前記加速管と前記碍子は絶縁性材料によって形成された単一の円筒によって形成され、前記円筒の内側には、前記加速管を構成する部分に、半導体材料の膜又は層が形成されていることを特徴とするイオン子源装置。   12. The ion source device according to claim 11, wherein the acceleration tube and the insulator are formed by a single cylinder formed of an insulating material, and a semiconductor material is formed inside the cylinder at a portion constituting the acceleration tube. An ion source device characterized in that a film or a layer is formed. 電子を放出するチップと、該チップからの電子を引き出すために該チップに対して電気的に絶縁された引き出し電極と、該引き出し電極からの電子を集束させるための集束電極と、前記集束電極からの電子を引き入れるためのアノード電極と、円筒状の高速管を有し内部を真空に保持する真空容器と、を有する電子源装置を用いて電子線を生成する方法において、
前記チップと接地電位の間に第1の直流電圧V0を印加することと、
前記チップと前記引き出し電極の間に第2の直流電圧V1を印加することと、
前記チップと前記集束電極の間に第3の直流電圧V1を印加することと、
前記高速管の一端を前記アノード電極に接続し、前記高速管の他端を、前記集束電極又は前記引き出し電極に接続することと、
前記高速管に、前記チップから前記アノード電極を経由して放出される電子線の電流の電流値と同一の電流を流すことと、
を有する電子線の生成方法。
A chip that emits electrons, an extraction electrode that is electrically insulated from the chip to extract electrons from the chip, a focusing electrode that focuses electrons from the extraction electrode, and the focusing electrode A method of generating an electron beam using an electron source device having an anode electrode for drawing in electrons and a vacuum vessel having a cylindrical high-speed tube and holding the inside in a vacuum,
Applying a first DC voltage V0 between the chip and ground potential;
Applying a second DC voltage V1 between the chip and the extraction electrode;
Applying a third DC voltage V1 between the tip and the focusing electrode;
Connecting one end of the high-speed tube to the anode electrode and connecting the other end of the high-speed tube to the focusing electrode or the extraction electrode;
Flowing the same current as the current value of the electron beam emitted from the tip via the anode electrode to the high-speed tube;
A method for generating an electron beam comprising:
請求項17記載の電子線の生成方法において、前記加速管の両端に数キロボルトから数メガボルトの直流電圧が印加されるとき、前記加速管には数マイクロアンペアの電流が流れることを特徴とする電子線の生成方法。   18. The electron beam generating method according to claim 17, wherein when a DC voltage of several kilovolts to several megavolts is applied to both ends of the acceleration tube, a current of several microamperes flows through the acceleration tube. Line generation method.
JP2008174639A 2008-07-03 2008-07-03 Electron source device and ion system Pending JP2010015818A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008174639A JP2010015818A (en) 2008-07-03 2008-07-03 Electron source device and ion system
PCT/JP2009/062101 WO2010001953A1 (en) 2008-07-03 2009-07-02 Electron source device, ion source device and charged particle source device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008174639A JP2010015818A (en) 2008-07-03 2008-07-03 Electron source device and ion system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010015818A true JP2010015818A (en) 2010-01-21

Family

ID=41466044

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008174639A Pending JP2010015818A (en) 2008-07-03 2008-07-03 Electron source device and ion system

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2010015818A (en)
WO (1) WO2010001953A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012014370A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam emitting device
JP2015507815A (en) * 2011-11-29 2015-03-12 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Small high voltage electron gun

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7137002B2 (en) * 2019-04-18 2022-09-13 株式会社日立ハイテク Electron source and charged particle beam device
CN110335799A (en) * 2019-04-25 2019-10-15 深圳凯禾电子束装置技术有限公司 Electron-beam tube
CN118541773A (en) * 2022-04-20 2024-08-23 华为技术有限公司 Power supply system, electron optical lens group and scanning electron microscope

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62122044A (en) * 1985-11-22 1987-06-03 Hitachi Ltd Ion accelerator
JPS62229694A (en) * 1986-03-28 1987-10-08 理化学研究所 Electric field generator
JPS6354241A (en) * 1986-08-25 1988-03-08 新日本製鐵株式会社 Amorphous metal reinforced composite wire rod
JPH01319235A (en) * 1988-06-17 1989-12-25 Jeol Ltd Electron beam generator
JP2003016987A (en) * 2001-06-26 2003-01-17 Hitachi Ltd Schottky electron gun and electron beam device
WO2003107383A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Okumura Katsuya Electronic optical lens barrel and production method therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6354241U (en) * 1986-09-26 1988-04-12

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62122044A (en) * 1985-11-22 1987-06-03 Hitachi Ltd Ion accelerator
JPS62229694A (en) * 1986-03-28 1987-10-08 理化学研究所 Electric field generator
JPS6354241A (en) * 1986-08-25 1988-03-08 新日本製鐵株式会社 Amorphous metal reinforced composite wire rod
JPH01319235A (en) * 1988-06-17 1989-12-25 Jeol Ltd Electron beam generator
JP2003016987A (en) * 2001-06-26 2003-01-17 Hitachi Ltd Schottky electron gun and electron beam device
WO2003107383A1 (en) * 2002-06-13 2003-12-24 Okumura Katsuya Electronic optical lens barrel and production method therefor

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012014370A1 (en) * 2010-07-29 2012-02-02 株式会社 日立ハイテクノロジーズ Charged particle beam emitting device
JP2012033298A (en) * 2010-07-29 2012-02-16 Hitachi High-Technologies Corp Charged particle beam radiation device
US8803411B2 (en) 2010-07-29 2014-08-12 Hitachi High-Technologies Corporation Charged particle beam radiation apparatus
JP2015507815A (en) * 2011-11-29 2015-03-12 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Small high voltage electron gun

Also Published As

Publication number Publication date
WO2010001953A1 (en) 2010-01-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8761343B2 (en) Field emission X-ray tube and method of operating the same
JP5023199B2 (en) Charged particle beam emission system
TWI435362B (en) Charged particle apparatus
US9941091B2 (en) X-ray tube
JP6609088B1 (en) X-ray generator tube, X-ray generator, and X-ray imaging apparatus
WO2010001953A1 (en) Electron source device, ion source device and charged particle source device
JP5599889B2 (en) High voltage shielding arrangement
JP2009076474A (en) Electron-optical lens barrel and its manufacturing method
JP6445867B2 (en) Small high voltage electron gun
JP2010500713A (en) X-ray tube and voltage supply method for ion deflection and collection mechanism of X-ray tube
US20090295269A1 (en) Electron beam generator
US5731586A (en) Magnetic-electrostatic compound objective lens
JP2002134051A (en) Electromagnetic field superimposed lens and electron beam device using the same
TWI724803B (en) Electron source and charged particle beam device
JP6571907B1 (en) Electron gun, X-ray generator, and X-ray imaging device
Fujiwara et al. Beam characteristics of positively and negatively charged droplets generated by vacuum electrospray of an ionic liquid
WO2022219790A1 (en) Charged particle beam apparatus
US10381189B2 (en) X-ray tube
JP2009081108A (en) X-ray tube
KR101869753B1 (en) X-ray tube having electron beam control means
TW202230430A (en) Field emission cathode device and method for forming a field emission cathode device
JP2013080587A (en) Pulse electron beam generator
JPS586258B2 (en) ion generator
JP2000057959A (en) Charged particle generating device
JP2004327303A (en) Electrode ring and electron microscope equipped with same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20100525

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20111213

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120213

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120403

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20120724